たのしい演劇

Alchemy of Actor Biochemistry 04 icon of chemistry periodic table 周期表

陽子数173（超アクチノイド）では
1s軌道の電子の束縛エネルギーが電子-陽電子の対生成に必要なエネルギーに等しくなり、
内部で自然発生する可能性がある。その場合、
陽子数174以上では現在知られているような電子殻は構成されず、
周期表に示した電子配置は実在し得ないことになる



対生成（Pair production）光と物質との相互作用に関する量子力学の用語

エネルギーから物質（粒子と反粒子）が生成する自然現象を指す。逆反応は対消滅。

1930年ポール・ディラック Paul Adrien Maurice Dirac (1902 – 1984) が
2年前に発表したディラック方程式 Dirac equation の解として予言し、
1932年、カール・デイヴィッド・アンダーソン Carl David Anderson (1905 – 1991) の
電子対生成発見により立証された。
その後加速器実験により、各中間子mesonやミュー粒子 muon (μ) 、陽子protonについても観測されている。


光と物質の相互作用には、エネルギーレベルにより
光電効果 photoelectric effect 、
トムソン散乱 Thomson scattering 、
コンプトン散乱 Compton scattering 、
対生成が知られており、
対生成は最も高レベルで生じる現象となる。
対生成にかかわるエネルギーレベル（波長）の光子とはガンマ線 gamma ray を指す。
これが原子核などに入射（衝突）すると相互作用により運動エネルギーを失うが、
これは特殊相対性理論で言う静止エネルギーとなり、対生成を確率的に発生する。

γ → e− + e+

電子対生成に必要なガンマ線のエネルギーは、
電子と陽電子の静止質量の和に相当する1.02MeV以上だが、
陽子対生成には1.88GeV以上が必要となる。
高エネルギーのガンマ線を得るのは困難なので、
現在陽子を20GeV程度に加速し、
原子核中の同じ陽子に衝突させて静止エネルギーを得る手法（p + p → p + p + p + p）が取られている



真空崩壊

原子番号が173を超える超重原子のK殻（1s軌道）の電子の束縛エネルギーは、
対生成に必要なエネルギーを超える。
もし、1s軌道に電子がない場合は、
ディラックの海にある負のエネルギー準位にある電子が、
そのままのエネルギーで1s軌道に遷移し、対生成が起こる。
ただし、このような超重原子は安定的に存在しないため、
超ウラン原子核同士を加速して近接させ、
瞬間的に形成される擬似的な超重原子が放出する陽電子を検出する試みが行われている。




宇宙論,素粒子物理学

ビッグバン理論によると
初期宇宙では、誕生から10秒後まで種々の素粒子が対生成と対消滅を繰り返していたと考えられている。

対不安定型超新星では、
末期の恒星中心で高エネルギーガンマ線による対生成と対消滅が高頻度で生じ、
正のフィードバックによる高温が生じる。






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